Đồ án Phương pháp chiết dòng ngưng liên tục

MỤC LỤCMở Đầu 5 CHƯƠNG I: Tổng Quan 6 I.1. Giới thiệu chung về thuốc bảo vệ thực vật.6 I.1.1. Nhóm clo hữu cơ.6 I.1.2. Nhóm phốt pho hữu cơ.6 I.1.3. Nhóm Carbamat.7 I.1.4. Nhóm Pyrethroid.7 I.2. Tính chất hoá lý của một số loại thuốc điển hình thuộc nhóm cơ-clo.7 I.2.1. Polyclobiphenyl (PCBs).7 I.2.2 Diclo Diphenyl Triclotan (DDT).8 I.2.3. Aldrin.9 I.2.4. Dieldrin.9 I.2.5. Hexanclobenzen (HCB).10 I.3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp chiết.10 I.3.1. Khái niệm.10 I.3.1.1. Chiết lỏng-lỏng. 10 I.3.1.2. Chiết rắn-lỏng.11 I.3.2. Một số khái niệm khác trong quá trình chiết.11 I.3.2.1. Chất chiết (dung môi chiết).11 I.3.2.2. Chất pha loãng.12 I.3.2.3. Hằng số phân bố (K).12 I.3.2.4. Độ thu hồi (phần trăm chiết).12 I.4. Một số phương pháp chiết.12 I.4.1. Phương pháp chiết gián đoạn.12 I.4.2. Phương pháp chiết lỏng–lỏng liên tục.15 I.4.2.1. Mô hình của phương pháp chiết lỏng–lỏng liên tục.15 I.4.2.2. Phương trình cân bằng vật liệu.15 I.4.3. Phương pháp chiết lỏng ngưng hơi.18 I.4.3.1. Mô hình của phương pháp chiết lỏng ngưng hơi.18 I.4.4.2. Phương trình cân bằng vật liệu.19 CHƯƠNG II: Phương pháp nghiên cứu.25 II.1. Phương pháp chiết dòng ngưng liên tục.25 II.1.1.Cấu tạo của thiết bị chiết dòng ngưng liên tục.25 II.2.2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị chiết dòng ngưng liên tục.25 II.2.3. Giải thích quá trình tách chiết.26 II.2.4.Phương trình cân bằng vật liệu cho thiết bị chiết dòng ngưng liên tục.27 II.2. Phương pháp sắc kí khí.33 II.2.1. Sơ đồ thiết bị và nguyên tắc hoạt động của hệ thống sắc kí khí.33 II.2.2. Detector sử dụng trong phân tích thuốc trừ sâu cơ-clo.35 CHƯƠNG III: Thực nghiệm.37 III.1. Hoá chất, dụng cụ và thiết bị.37 III.1.1. Hoá chất.37 III.1.2. Dụng cụ, Thiết bị.37 III.2. Điều kiện phân tích tên máy sắc kí.38 III.3. tiến hành Thực nghiệm.38 III.2.1. Chuẩn bị dụng cụ.38 III.2.2. Pha hỗn hợp dung dịch chuẩn.38 III.2.4. Khảo sát thời gian làm việc tối ưu của thiết bị chiết dòng ngưng liên tục.39 III.2.5. Khảo sát độ thu hồi của thiết bị chiết dòng ngưng liên tục đối với mẫu rau.39 CHƯƠNG IV: Kết quả và thảo luận.41 IV.1. Xác định thời gian lưu.41 IV.2. Xây dựng đường chuẩn.41 IV.3. Kết quả phân tích.43 Kết luận.46 Tài liệu tham khảo.47 Các kí hiệu dùng trong đồ án. CE­ : Nồng độ cấu tử phân bố trong dung môi. [mg/ml] C : Nồng độ cấu tử phân bố trong hơi dung môi. [mg/ml] C : Nồng độ cấu tử phân bố trong dung môi sau quá trình chiết. [mg/ml] CE,C : Nồng độ cấu tử phân bố trong dung môi trong quá trình chiết. [mg/ml] CW: Nồng độ cấu tử phân bố trong nước. [mg/ml] C : Nồng độ cấu tử phân bố trong dòng hơi nước. [mg/ml] C : Nồng độ cấu tử phân bố trong pha nước sau quá trình chiết. [mg/ml] CW,C: Nồng độ cấu tử phân bố trong pha nước khi chiết. [mg/ml] CW,O: Nồng độ cấu tử phân bố ban đầu có trong mẫu phân tích. [mg/ml] F: Tỷ lệ dòng. FE: Dòng dung môi chiết. [ml/s] F : Dòng hơi dung môi chiết [ml/s] FW: Dòng nước. [ml/s] F : Dòng hơi nước. [ml/s] K: Hằng số phân bố lỏng – lỏng. KW: Hằng số phân bố khí lỏng. PA: Áp suất hơi bão hoà của cấu tử A nguyên chất. [at] PB: Áp suất hơi bão hoà của cấu tử B nguyên chất. [at] p : Áp suất riêng phần của cấu tử A. [at] p : Áp suất riêng phần của cấu tử B. [at] RE: Độ thu hồi. t: Thời gian chiết. [s] V: Tỷ lệ thể tích. [ml] VE: Thể tích dung môi chiết. [ml] VW: Thể tích mẫu nước. [ml]

doc47 trang | Chia sẻ: thanhnguyen | Ngày: 18/12/2012 | Lượt xem: 2304 | Lượt tải: 4download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Phương pháp chiết dòng ngưng liên tục, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lêi c¶m ¬n. §å ¸n nµy ®­îc thùc hiÖn t¹i Bé m«n Qu¸ tr×nh thiÕt bÞ c«ng nghÖ ho¸ häc vµ thùc phÈm – Khoa CN Ho¸ häc - Tr­êng §HBK Hµ Néi, Trung t©m gi¸o dôc vµ ph¸t triÓn s¾c kÝ - §HBK Hµ Néi. Víi lßng biÕt ¬n s©u s¾c, t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n thµy gi¸o GS.TS Ph¹m V¨n Thiªm, ng­êi ®· trùc tiÕp giao ®Ò tµi vµ tËn t×nh h­íng dÉn t«i trong suèt qu¸ tr×nh hoµn thµnh b¶n ®å ¸n nµy. T«i còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n kü s­ NguyÔn ThÞ Hanh, c¸n bé phßng ph©n tÝch m«i tr­êng- Trung t©m EDC §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi, cïng toµn thÓ c¸c anh chÞ ®ang c«ng t¸c t¹i Trung t©m EDC ®· t¹o ®iÒu kiÖn gióp ®â t«i trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn b¶n ®å ¸n nµy. Môc lôc Më §Çu 5 CH¦¥NG I: Tæng Quan. 6 I.1. Giíi thiÖu chung vÒ thuèc b¶o vÖ thùc vËt. 6 I.1.1. Nhãm clo h÷u c¬. 6 I.1.2. Nhãm phèt pho h÷u c¬. 6 I.1.3. Nhãm Carbamat. 7 I.1.4. Nhãm Pyrethroid. 7 I.2. TÝnh chÊt ho¸ lý cña mét sè lo¹i thuèc ®iÓn h×nh thuéc nhãm c¬-clo. 7 I.2.1. Polyclobiphenyl (PCBs). 7 I.2.2 Diclo Diphenyl Triclotan (DDT). 8 I.2.3. Aldrin. 9 I.2.4. Dieldrin. 9 I.2.5. Hexanclobenzen (HCB). 10 I.3. C¬ së lý thuyÕt cña ph­¬ng ph¸p chiÕt. 10 I.3.1. Kh¸i niÖm. 10 I.3.1.1. ChiÕt láng-láng 10 I.3.1.2. ChiÕt r¾n-láng. 11 I.3.2. Mét sè kh¸i niÖm kh¸c trong qu¸ tr×nh chiÕt. 11 I.3.2.1. ChÊt chiÕt (dung m«i chiÕt). 11 I.3.2.2. ChÊt pha lo·ng. 12 I.3.2.3. H»ng sè ph©n bè (K). 12 I.3.2.4. §é thu håi (phÇn tr¨m chiÕt). 12 I.4. Mét sè ph­¬ng ph¸p chiÕt. 12 I.4.1. Ph­¬ng ph¸p chiÕt gi¸n ®o¹n. 12 I.4.2. Ph­¬ng ph¸p chiÕt láng–láng liªn tôc. 15 I.4.2.1. M« h×nh cña ph­¬ng ph¸p chiÕt láng–láng liªn tôc. 15 I.4.2.2. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu. 15 I.4.3. Ph­¬ng ph¸p chiÕt láng ng­ng h¬i. 18 I.4.3.1. M« h×nh cña ph­¬ng ph¸p chiÕt láng ng­ng h¬i. 18 I.4.4.2. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu. 19 CH¦¥NG II: Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu. 25 II.1. Ph­¬ng ph¸p chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. 25 II.1.1.CÊu t¹o cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. 25 II.2.2. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. 25 II.2.3. Gi¶i thÝch qu¸ tr×nh t¸ch chiÕt. 26 II.2.4.Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. 27 II.2. Ph­¬ng ph¸p s¾c kÝ khÝ. 33 II.2.1. S¬ ®å thiÕt bÞ vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña hÖ thèng s¾c kÝ khÝ. 33 II.2.2. Detector sö dông trong ph©n tÝch thuèc trõ s©u c¬-clo. 35 CH¦¥NG III: Thùc nghiÖm. 37 III.1. Ho¸ chÊt, dông cô vµ thiÕt bÞ. 37 III.1.1. Ho¸ chÊt. 37 III.1.2. Dông cô, ThiÕt bÞ. 37 III.2. §iÒu kiÖn ph©n tÝch tªn m¸y s¾c kÝ. 38 III.3. tiÕn hµnh Thùc nghiÖm. 38 III.2.1. ChuÈn bÞ dông cô. 38 III.2.2. Pha hçn hîp dung dÞch chuÈn. 38 III.2.4. Kh¶o s¸t thêi gian lµm viÖc tèi ­u cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. 39 III.2.5. Kh¶o s¸t ®é thu håi cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc ®èi víi mÉu rau. 39 CH¦¥NG IV: KÕt qu¶ vµ th¶o luËn. 41 IV.1. X¸c ®Þnh thêi gian l­u. 41 IV.2. X©y dùng ®­êng chuÈn. 41 IV.3. KÕt qu¶ ph©n tÝch. 43 KÕt luËn. 46 Tµi liÖu tham kh¶o. 47 C¸c kÝ hiÖu dïng trong ®å ¸n. CE : Nång ®é cÊu tö ph©n bè trong dung m«i. [mg/ml] C: Nång ®é cÊu tö ph©n bè trong h¬i dung m«i. [mg/ml] C: Nång ®é cÊu tö ph©n bè trong dung m«i sau qu¸ tr×nh chiÕt. [mg/ml] CE,C : Nång ®é cÊu tö ph©n bè trong dung m«i trong qu¸ tr×nh chiÕt. [mg/ml] CW: Nång ®é cÊu tö ph©n bè trong n­íc. [mg/ml] C: Nång ®é cÊu tö ph©n bè trong dßng h¬i n­íc. [mg/ml] C: Nång ®é cÊu tö ph©n bè trong pha n­íc sau qu¸ tr×nh chiÕt. [mg/ml] CW,C: Nång ®é cÊu tö ph©n bè trong pha n­íc khi chiÕt. [mg/ml] CW,O: Nång ®é cÊu tö ph©n bè ban ®Çu cã trong mÉu ph©n tÝch. [mg/ml] F: Tû lÖ dßng. FE: Dßng dung m«i chiÕt. [ml/s] F: Dßng h¬i dung m«i chiÕt [ml/s] FW: Dßng n­íc. [ml/s] F: Dßng h¬i n­íc. [ml/s] K: H»ng sè ph©n bè láng – láng. KW: H»ng sè ph©n bè khÝ láng. PA: ¸p suÊt h¬i b·o hoµ cña cÊu tö A nguyªn chÊt. [at] PB: ¸p suÊt h¬i b·o hoµ cña cÊu tö B nguyªn chÊt. [at] p: ¸p suÊt riªng phÇn cña cÊu tö A. [at] p: ¸p suÊt riªng phÇn cña cÊu tö B. [at] RE: §é thu håi. t: Thêi gian chiÕt. [s] V: Tû lÖ thÓ tÝch. [ml] VE: ThÓ tÝch dung m«i chiÕt. [ml] VW: ThÓ tÝch mÉu n­íc. [ml] Më §Çu ë n­íc ta ngµy nay, thuèc trõ s©u bÖnh ®· trë thanh mét nhu cÇu cÇn thiÕt trong s¶n xuÊt n«ng nghiÖp. C«ng dông cña thuèc b¶o vÖ thùc vËt trong viÖc ®Èy lïi vµ h¹n chÕ t¸c h¹i cña s©u bÖnh, cá d¹i ®èi víi c©y trång vµ n«ng s¶n ®· ®­îc ®«ng ®¶o mäi ng­êi c«ng nhËn. Tuy nhiªn bªn c¹nh nh÷ng lîi Ých do thuèc b¶o vÖ thùc vËt ®em l¹i, viÖc sö dung thuèc b¶o vÖ thùc vËt còng g©y ra nh÷ng t¸c h¹i rÊt lín ®èi víi m«i tr­êng sinh th¸i, ®éng thùc vËt vµ c¶ con ng­êi. Do tÝnh chÊt bÒn v÷ng cña thuèc b¶o vÖ thùc vËt mµ sau khi phun mét thêi gian chóng kh«ng bÞ ph©n huû ngay mµ vÉn cßn tån t¹i mét l­îng nhá (d­ l­îng) trong m«i tr­êng nh­ trong ®Êt, trong n­íc vµ ®Æc biÖt lµ trong rau, qu¶. Rau lµ mét lo¹i thùc phÈm quen dïng trong b÷a ¨n hµng ngµy cña ng­êi d©n ViÖt Nam. Tuy nhiªn n­íc ta lµ mét n­íc ®ang ph¸t triÓn, tr×nh ®é d©n trÝ ch­a cao. ViÖc nãi, lµm theo ph¸p luËt vµ c¸c quy tr×nh h­íng dÉn khoa häc vµo ®êi sèng ch­a ®­îc thùc hiÖn mét c¸ch nghiªm tóc, ng­êi d©n cßn cã thãi quen lµm theo kinh nghiÖm. Víi nh÷ng lý do nh­ vËy lµm cho rau ë viÖt nam ®· vµ ®ang cã d­ l­îng thuèc b¶o vÖ thùc vËt cao, dÉn ®Õn mçi n¨m ®Òu cã hµng tr¨m ng­êi chÕt v× ngé ®éc thuèc b¶o vÖ thùc vËt. Do ®ã viÖc nghiªn cøu x¸c ®Þnh nhanh d­ l­îng thuèc b¶o vÖ thùc vËt trong rau qu¶ lµ mét viÖc lµm cÇn thiÕt, nh»m ®­a ra nh÷ng khuyÕn c¸o kÞp thêi cho ng­êi tiªu dïng. HiÖn nay còng cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh d­ l­îng thuèc b¶o vÖ thùc vËt trong thùc phÈm, tuy nhiªn nh÷ng ph­¬ng ph¸p nµy ®Òu ®ßi hái thêi gian ph©n tÝch dµi, tèn kinh phÝ, tr¶i qua nhiÒu qui tr×nh phøc t¹p. Cho nªn nã kh«ng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu c¬ b¶n lµ ph©n tÝch nhanh, trong b¶n ®å ¸n nµy chóng t«i tËp chung vµo viÖc nghiªn cøu mét ph­¬ng ph¸p míi ®ã lµ ph­¬ng ph¸p chiÕt dßng ng­ng liªn tôc, ¸p dông ph­¬ng ph¸p nµy vµo viÖc t¸ch chiÕt d­ l­îng thuèc b¶o vÖ thùc vËt trong rau, qu¶ víi hy väng ®©y sÏ lµ mét ph­¬ng ph¸p míi ®¸p øng ®­îc yªu cÇu ph©n tÝch nhanh, ®ång thêi ®¹t ®­îc ®é thu håi cao. CH¦¥NG I: Tæng Quan. I.1. Giíi thiÖu chung vÒ thuèc b¶o vÖ thùc vËt. Thuèc b¶o vÖ thùc vËt dung trong n«ng nghiÖp cã rÊt nhiÒu lo¹i thuéc nhiÒu nhãm kh¸c nhau nh­ c¸c nhãm: clo h÷u c¬, l©n h÷u c¬, cacbam¸t, nhãm thuèc gèc th¶o méc pyrethroid..v..v.. Trong sè nµy, hiÖn nay trong nghµnh n«ng nghiÖp nø¬c ta chñ yÕu dïng c¸c nhãm chÝnh lµ nhãm clo h÷u c¬, l©n h÷u c¬, cacbam¸t, nhãm thuèc gèc th¶o méc pyrethroid. I.1.1. Nhãm clo h÷u c¬. §¹i diÖn lµ: DDT, 666, Andrin, Dieldrin,… §©y lµ lo¹i ho¸ chÊt bÒn v÷ng trong m«i tr­êng tù nhiªn gièng nh­ c¸c kim lo¹i nÆng. Thêi gian b¸n ph©n huû phÇn lín c¸c hîp chÊt cña chung trong m«i tr­êng tù nhiªn lµ 20 n¨m. Chóng Ýt tan trong n­íc, tan nhiÒu trong c¸c dung m«i h÷u c¬. Trong ®iÒu kiÖn b×nh th­êng, chóng Ýt bÞ ph©n gi¶i nh­ng trong m«i tr­êng kiÒm nhÊt lµ cã thªm c¸c kim lo¹i nh­: Fe, Hg, Cu… chóng sÏ bÞ ph©n gi¶i nhanh. Ngoµi ra, ¸nh s¸ng mÆt trêi, nhiÖt ®é còng lµ t¸c nh©n lµm thuèc ph©n gi¶i. §©y lµ nhãm ho¸ chÊt ®­îc dïng ®Çu tiªn trªn thÕ giíi vµo c¸c lÜnh vùc y häc, n«ng nghiÖp. Nh­ng víi c¬ chÕ ®éc lµ tÝch luü trong c¸c m« mì cña ®éng vËt nªn chóng dÔ g©y nhiÔm ®éc m·n tÝnh, cßn gäi lµ nhiÔm ®éc nghÒ nghiÖp víi c¸c triÖu chøng vÒ thÇn kinh lµ chñ yÕu. §©y lµ nhãm ho¸ chÊt ®¸ng lo ng¹i nhÊt hiÖn nay, ®· ®­îc nhµ n­íc khuyÕn c¸o h¹n chÕ vµ cÊm sö dông. I.1.2. Nhãm phèt pho h÷u c¬. §¹i diÖn lµ Wonfatox, Metafos, Bi-58, Diazinon, Matathion… C¸c chÊt c¬ phèt pho ®Òu dÔ bay h¬i lµ nh÷ng chÊt ®éc ®­êng h« hÊp. Chóng dÔ hoµ tan trong c¸c dung m«i h÷u c¬ vµ dÇu mì, dÔ bÞ ph©n huû nªn khã thu håi ®­îc chÕ phÈm ban ®Çu. Thuèc ®­îc dïng ®Ó chèng s©u bÖnh cho thùc vËt, diÖt cá, chèng nÊm, diÖt ruåi muçi, bä chÐt. Nh×n chung vÒ mÆt ho¹t tÝnh sinh häc c¸c hîp chÊt c¬ phèt pho lµ nh÷ng chÊt rÊt ®éc, th­êng g©y ®éc cÊp tÝnh ®èi víi ng­êi vµ ®éng vËt m¸u nãng. C¬ chÕ ®éc cña thuèc lµ øc chÕ hÖ enzim chlinesteraza, chñ yÕu lµ enzim ®iÒu hoµ sù ph©n huû AxetylCholin kÝch thÝch qu¸ tr×nh chuyÓn tÝn hiÖu thÇn kinh cho tÕ bµo. C¬ chÕ nµy lµm ph¸ huû qu¸ tr×nh sèng b×nh th­êng cña ®éng vËt, g©y ra c¸c triÖu chøng nhiÔm ®éc kiÓu nhiÔm ®éc Muscarin vµ nhiÔm ®éc Nic«tin. I.1.3. Nhãm Carbamat. §¹i diÖn lµ Camerthin, Diamix, Actellic… lµ c¸c dÉn suÊt cña c¸c axit carbamit, cã ®éc tÝnh cao ®èi víi ng­êi vµ ®éng vËt. Nh­ng chóng lµ nh÷ng hîp chÊt rÊt kÐm bÒn trong m«i tr­êng vµ kh¶ n¨ng tÝch luü trong c¬ thÓ kh«ng cao mÆc dï c¬ chÕ ®éc cña chóng gièng hîp chÊt phèt pho h÷u c¬ nªn chóng ®­îc dïng ®Ó thay thÕ cho c¸c hîp chÊt thuéc hai nhãm trªn. I.1.4. Nhãm Pyrethroid. §¹i diÖn lµ Polytrin, Cidi, Sumicidin… lµ c¸c hîp chÊt th¶o méc, mÆc dï c¬ chÕ ®éc cña chóng gièng víi hîp chÊt Carbamat nh­ng chóng l¹i Ýt bÒn h¬n vµ kh«ng cã kh¶ n¨ng tÝch luü trong c¬ thÓ vµ trong m«i tr­êng nªn hiÖn nay cã xu thÕ ®­îc dïng ®Ó thay thÕ c¸c hîp chÊt thuéc c¸c nhãm trªn. Ngoµi ra cßn cã c¸c loai thuèc cã gèc kim lo¹i nÆng Cu, Hg, As… còng lµ nh÷ng ho¸ chÊt cùc kú ®éc h¹i ®èi víi m«i tr­êng vµ con ng­êi. RÊt nhiÒu lo¹i thuèc thuéc c¸c nhãm ho¸ chÊt nµy cã kh¶ n¨ng g©y ®éc theo nhiÒu con ®­êng nh­ tiÕp xóc, ®­êng ruét, x«ng h¬i, néi hÊp, thÊm s©u nªn dÔ g©y nhiÔm ®éc thuèc vµ nhiÔm ®éc víi hµm l­îng lín. I.2. TÝnh chÊt ho¸ lý cña mét sè lo¹i thuèc ®iÓn h×nh thuéc nhãm c¬-clo. I.2.1. Polyclobiphenyl (PCBs). Polyclobiphenyl lµ tªn gäi hçn hîp c¸c cÊu tö t¹o thµnh do sù thay thÕ tõ 1 ®Õn 10 nguyªn tö hydr« trong ph©n tö biphenyl b»ng c¸c nguyªn tö clo. C«ng thøc tæng qu¸t cña PCBs lµ: CHCl. C«ng thøc cÊu t¹o chung: PCBs cã cÊu t¹o gån hai vßng th¬m, cã ®Ýnh mét sè nguyªn tö clo. C¸c nguyªn tö clo thÕ vµo c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau t¹o nªn 209 ®ång ph©n. C¸c cÊu tö ®­îc ®¸nh sè thø tù tõ 1 ®Ðn 209 theo danh ph¸p quèc tÕ. Tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn ph¶n øng mµ møc ®é clo ho¸ thay ®æi tõ 18,8% ®Õn 71,3% (theo khèi l­îng). Thùc tÕ, trong s¶n phÈm th­¬ng m¹i chØ cã 130 cÊu tö trong tæng sè 209 cÊu tö, møc ®é clo ho¸ trung b×nh tõ 21% ®Ðn 68%. PCBs lµ chÊt láng kh«ng mµu hoÆc mµu vµng nh¹t, chóng cã tÝnh chÊt chung lµ: + BÒn nhiÖt + Kh«ng ch¸y næ. + C¸ch nhiÖt tèt. + æn ®Þnh vÒ mÆt ho¸ häc ë ®iÒu kiÖn th­êng: tr¬ víi axit, baz¬ vµ c¸c t¸c nh©n hãa häc kh¸c. + DÔ tan trong c¸c hîp chÊt hy®r«cacbon, mì vµ c¸c hîp chÊt h÷u c¬, Ýt tan trong n­íc. Trªn thùc tÕ PCBs cßn cã nhiÒu tªn gäi kh¸c nhau, mét sè tªn gäi phæ biÕn lµ: Aroclo, Areclo, Asbestol, Biclor, Chlorindted Biphenyl… I.2.2 Diclo Diphenyl Triclotan (DDT). Tªn th«ng th­êng: Diclo Diphenyl Triclotan. DDT cã c«ng thøc ph©n tö lµ , khèi l­îng ph©n tö lµ M=345,5. C«ng thøc cÊu t¹o:  DDT lµ tinh thÓ tr¾ng, cã nhiÖt ®é nãng ch¶y 108,5-109C, nhiÕt ®é s«i lµ 185-187C. Tan Ýt trong n­íc (kho¶ng 0.0001mg/l), tan tèt trong c¸c dung m«i h÷u c¬ vµ trong dÇu (ë 27C ®é tan cña DDT trong cyclohexan 1000g/l, trong dioxane 1000g/l, trongclorofom lµ 310g/l…). Tan kÐm trong c¸c dung m«i lµ c¸c hy®r«c¸cbon m¹ch th¼ng vµ vßng no. DDT bÒn d­íi t¸c dông cña nhiÖt ®é, ë 100C th× DDT vÉn kh«ng bÞ ph©n huû. DDT t¸c dông ®­îc víi c¸c chÊt cã tÝnh «xy ho¸ m¹nh vµ c¸c chÊt kiÒm. DDT ®­îc s¶n xuÊt trong c«ng nghiÖp theo ph¶n øng sau:  I.2.3. Aldrin. Aldrin cßn cã tªn gäi kh¸c: 1,2,3,4,10,10–1,4,4a,8,8a–Hexhy®roendo-1,4 exo- 5,8–Dimetanopaphthalen. Aldrin cã c«ng thøc ph©n tö lµ C HCl. Khèi l­îng ph©n tö lµ M = 364,93. C«ng thøc cÊu t¹o:  Aldrin lµ tinh thÓ kh«ng mµu ®Õn mµu ®en xÉm, cã mïi nhÑ, nãng ch¶y ë nhiÖt ®é 104C, tan nhiÒu trong c¸c dung m«i h÷u c¬, tan rÊt Ýt trong n­íc (0,003%). Adrin lµ chÊt r¾n kh«ng ch¸y, khi s«i bÞ ph©n huû vµ cã ¸p suÊt h¬i lµ 0,00008 mmHg. Aldrin ph¶n øng víi c¸c axit v« c¬ ®Ëm ®Æc, c¸c kim lo¹i ho¹t ®éng m¹nh, c¸c chÊt «xy ho¸, phªnol… I.2.4. Dieldrin. Dieldrin cßn cã tªn kh¸c lµ: 1,2,3,4,10,10–Hexaclo–6,7–epoxy– 1,4,4a,5.6.7.8,8a–octahydro–1,4–endo 5,8 dimªtanonaphthalen. Dieldrin cã c«ng thøc ph©n tö lµ: CHOCl. Khèi l­îng ph©n tö M =380,93. C«ng thøc cÊu t¹o:  Dieldrin lµ tinh thÓ kh«ng mµu ®Õn mµu s¸ng, mïi nhÑ, kh«ng ch¸y, Ýt tan trong n­íc, tan nhiÒu trong c¸c dung m«i h÷u c¬. Dieldrin nãng ch¶y ë nhiÖt ®é 175–176 C. Cã ¸p suÊt h¬i 0,4 mPa. Ph¶n øng víi c¸c ch©t oxy ho¸ m¹nh, c¸c kim lo¹i kiÒm vµ phenol, Dieldrin bÒn trong c¸c dung dÞch axit, dung dÞch kiÒm. I.2.5. Hexanclobenzen (HCB). Hexaclobenzen cßn cã tªn gäi kh¸c lµ: Hexaclo–1,3–Cyclopentadien . C«ng thøc ph©n tö: CCl Khèi l­îng ph©n tö: M = 284,8. C«ng thøc cÊu t¹o:  HCB Ýt tan trong n­íc, tan tèt trong c¸c dung m«i h÷u c¬, CCl4 vµ ete. HCB lµ chÊt láng kh«ng ch¸y, cã t¸c dông víi ¸nh s¸ng, ph¶n øng chËm víi n­íc t¹o thµnh HCl. Do ®ã HCB cã kh¶ n¨ng ¨n mßn kim lo¹i trong ®iÒu kiÖn Èm. HCB cßn cã kh¶ n¨ng t¹o ra khÝ næ trong ®iÒu kiÖn kÝn vµ Èm. I.3. C¬ së lý thuyÕt cña ph­¬ng ph¸p chiÕt. I.3.1. Kh¸i niÖm. I.3.1.1. ChiÕt láng-láng ChiÕt láng-láng lµ mét qu¸ tr×nh t¸ch mét chÊt hoÆc mét vµi chÊt tõ pha láng nµy sang pha láng kh¸c kh«ng trén lÉn víi pha láng ban ®Çu. qu¸ tr×nh nµy bao gåm viÖc thªm vµo pha láng ban ®Çu mét pha láng kh¸c kh«ng trén lÉn, sau ®ã trong hÖ x¶y ra sù chuyÓn ho¸ gi÷a hai pha cho ®Õn khi hÖ ®¹t ®Õn tr¹ng th¸i c©n b»ng. Qóa tr×nh chuyÓn chÊt tõ pha nµy sang pha kia ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh ph©n bè. C©n b»ng ®¹t ®­îc gäi lµ c©n b»ng ph©n bè hay c©n b»ng chiÕt. Ng­êi ta th­êng tiÕn hµnh chiÕt c¸c chÊt tõ pha n­íc lªn pha h÷u c¬ hoÆc tõ pha h÷u c¬ nµy sang pha h÷u c¬ kh¸c. C¬ së vËt lý cña ph­¬ng ph¸p chiÕt láng-láng lµ ®Þnh luËt ph©n bè Nenx¬: “ë mçi ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh, tû lÖ nång ®é cña mét chÊt hoµ tan trong chÊt láng A vµ B kh«ng tan vµo nhau lµ mét gi¸ trÞ kh«ng ®æi khi ®¹t ®­îc tr¹ng th¸i c©n b»ng. Gi¸ trÞ ®ã ®­îc gäi lµ h»ng sè ph©n bè K’’ §Þnh luËt Nenx¬ chØ ®óng cho tr­êng hîp nång ®é nhá vµ chÊt hoµ tan cã tr¹ng th¸i nh­ nhau trong c¶ hai chÊt láng Avµ B. Theo ®Þnh luËt trªn, ®Ó chiÕt mét chÊt cã hiÖu qu¶ th× chÊt ®ã ph¶i hoµ tan trong dung m«i chiÕt tèt h¬n rÊt nhiÒu so víi m«i tr­êng mµ nã ®ang tån t¹i. NghÜa lµ h»ng sè ph©n bè ®èi víi dung m«i chiÕt ph¶i lín. I.3.1.2. ChiÕt r¾n-láng. ChiÕt r¾n-láng lµ mét qu¸ tr×nh hoµ tan chän läc mét hoÆc mét sè c¸c cÊu tö cña chÊt r¾n b»ng mét dung m«i láng. C¸c qu¸ tr×nh chiÕt r¾n-láng th­êng kÌm theo c¸c qu¸ tr×nh läc bèc h¬i, kÕt tinh . BÊt kú mét qu¸ tr×nh chiÕt r¾n-láng nµo còng bao gåm c¸c giai ®o¹n sau: 1. Giai ®o¹n dung m«i x©m nhËp vµo trong pha r¾n. 2. Giai ®o¹n hoµ tan cÊu tö ph©n bè vµo dung m«i diÔn ra ë trong pha r¾n. 3. Giai ®o¹n dung dÞch chuyÓn tõ trong pha r¾n ra bÒ mÆt ph©n chia pha. 4. Giai ®o¹n dung dÞch khuÕch t¸n vµo khèi chÊt láng. Tèc ®é cña qu¸ tr×nh chiÕt r¾n-láng phô thuéc rÊt lín vµo h×nh d¹ng kÝch th­íc thµnh phÇn ho¸ häc cña chÊt r¾n, vµo cÊu tróc bªn trong cña chÊt r¾n còng nh­ h×nh d¹ng kÝch th­íc cña lç mao qu¶n. Trong mét sè tr­êng hîp qu¸ tr×nh hoµ tan lµ do ph¶n øng dÞ thÓ x¶y ra trªn bÒ mÆt ph©n chia pha, kh«ng chØ ®èi víi chÊt r¾n hoµ tan mµ víi c¶ chÊt r¾n kh«ng hoµ tan. C¸c ph¶n øng nµy cã thÓ t¹o ra c¸c bät khÝ lµm gi¶m bÒ mÆt tiÕp xóc pha gi÷a pha r¾n vµ pha láng lµm gi¶m tèc ®é cña qu¸ tr×nh chiÕt. I.3.2. Mét sè kh¸i niÖm kh¸c trong qu¸ tr×nh chiÕt. I.3.2.1. ChÊt chiÕt (dung m«i chiÕt). ChÊt chiÕt lµ dung m«i h÷u c¬ cã chøa hoÆc kh«ng chøa c¸c cÊu tö kh¸c dïng ®Ó chiÕt c¸c cÊu tö cÇn chiÕt ra khái pha ban ®Çu. I.3.2.2. ChÊt pha lo·ng. Lµ dung m«i h÷u c¬ tr¬ ®­îc thªm vµo dung m«i chiÕt ®Ó lµm tèt nh÷ng tÝnh chÊt vËt lý (nh­ tû khèi, ®é nhít…) cña dung m«i chiÕt. Nh­ vËy pha h÷u c¬ dïng ®Ó chiÕt cã thÓ chØ lµ mét chÊt láng nguyªn chÊt nh­ng còng cã thÓ lµ mét dung dÞch chøa vµi cÊu tö kh¸c ®ãng vai trß thuèc thö hoÆc chÊt pha lo·ng. I.3.2.3. H»ng sè ph©n bè (K). HÖ sè ph©n bè cña qu¸ tr×nh chiÕt mét chÊt (hoÆc mét tiÓu ph©n) cã gi¸ trÞ b»ng tû sè gi÷a nång ®é cña c¸c chÊt (hoÆc tiÓu ph©n ®ã) ë tÊt c¶ c¸c d¹ng ho¸ häc trong phÇn chiÕt trªn nång ®é tæng céng cña nã ë tÊt c¶ c¸c d¹ng ho¸ häc cã trong pha n­íc (hoÆc pha h÷u c¬ ban ®Çu). K=  Trong ®ã: C: Tæng nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong chÊt láng A. C: Tæng nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong chÊt láng B. H»ng sè ph©n bè lµ mét ®¹i l­îng quan trong nhÊt, ®Æc tr­ng cho kh¶ n¨ng chiÕt cña dung m«i ®èi víi mét chÊt ph©n t¸n ®· cho ë nhiÖt ®é x¸c ®Þnh. H¨ng sè ph©n bè cµng lín th× ë ®iÒu kiÖn c©n b»ng, c¸c chÊt chuyÓn vµo dung m«i chiÕt c¬ cµng nhiÒu. B»ng ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch ho¸ häc ng­êi ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc nång ®é tæng céng cña tiÓu ph©n cÇn chiÕt trong c¸c pha vµ do ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc hÖ sè ph©n bè. Mét chÊt cã hÖ sè ph©n bè cµng lín th× chÊt ®ã cµng ®­îc chiÕt dÔ lªn pha h÷u c¬. I.3.2.4. §é thu håi (phÇn tr¨m chiÕt). §Ó ®¸nh gi¸ ®­îc hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh chiÕt mét chÊt (hoÆc mét tiÓu ph©n), ng­êi ta cßn hay sö dông ®¹i l­îng: ®é thu håi (R), R cã gi¸ trÞ b»ng tû sè gi÷a l­îng tæng céng cña c¸c chÊt (hoÆc tiÓu ph©n) ë phÇn chiÕt ®­îc so víi l­îng tæng céng cña chÊt ®ã ë c¶ hai pha. Gi¸ trÞ cña R kh«ng chØ phô thuéc vµo hÖ sè ph©n bè K mµ cßn phô thuéc c¶ vµo thÓ tÝch pha n­íc vµ pha h÷u c¬ . I.4. Mét sè ph­¬ng ph¸p chiÕt. I.4.1. Ph­¬ng ph¸p chiÕt gi¸n ®o¹n. §©y lµ ph­¬ng ph¸p chiÕt ®¬n gi¶n nhÊt, theo ph­¬ng ph¸p nµy th× mÉu vµ dung m«i chiªt ®­îc cho ®ång thêi vµo phÔu chiÕt, sau ®ã tiÕn hµnh l¾c ®Òu. Qu¸ tr×nh l¾c trén nh»m môc ®Ých lµm t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a hai pha, §iÒu ®ã kh«ng chØ lµm t¨ng tèc ®é chiÕt mµ cßn lµm cho tr¹ng th¸i c©n b»ng nhanh ®­îc thiÕt lËp.  H×nh 1: M« h×nh cña ph­¬ng ph¸p chiÕt gi¸n ®o¹n. H»ng sè ph©n bè ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: K= (2) Ph­¬ng tr×nh b¶o toµn khèi l­îng tr­íc vµ sau khi chiÕt: Tæng l­îng cÊu tö ph©n bè trong mÉu ban ®Çu b¨ng tæng l­îng cÊu tö ph©n bè trong pha n­íc vµ pha dung m«i sau qu¸ tr×nh chiÕt. m = m + m (3) Ph­¬ng tr×nh tÝnh ®é thu håi ®¹t ®­îc sau qu¸ tr×nh chiÕt: §é thu håi ®­îc ®o b»ng tû sè gi÷a l­îng cÊu tö ph©n bè cã trong dung m«i sau qu¸ tr×nh chiÕt vµ l­îng cÊu tö ph©n bè ban ®Çu cã trong thÓ tÝch cña mÉu. R =  (4) Mµ ta cã: m = C.V (5) m = C.V (6) Thay (5) vµ (6) vµo (4) ta ®­îc: R =  (7) Chia c¶ tö vµ mÉu cho C. V ta ®­îc: R =  (8) §Æt V =  tû lÖ thÓ tÝch. R =  =  (9) §©y chÝnh lµ c«ng thøc biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a ®é thu håi R vµ h»ng sè ph©n bè K. Khi thÓ tÝch cña pha n­íc vµ cña dung m«i b»ng nhau (V=1) th× ta cã: R =  (10) Hay : K = (11) Th«ng th­êng th× ph­¬ng ph¸p chiÕt ®­îc xem nh­ lµ ®Þnh l­îng khi ®é thu håi ®¹t ®­îc tõ 99–99,9%; nghÜa lµ chØ cßn mét l­îng nhá chÊt cÇn chiÕt trong pha n­íc. Tuy nhiªn trong thùc tÕ th­êng kh«ng hiÕm nh÷ng tr­êng hîp ®é thu håi R chØ ®¹t ®­îc 90% thËm chÝ cßn nhá h¬n rÊt nhiÒu sau mét lÇn chiÕt. V× vËy ng­êi ta th­êng kh«ng sö dông ph­¬ng ph¸p chiÕt gi¸n ®o¹n, víi mét lÇn chiÕt trong ph©n tÝch ®Þnh l­îng. §Ó gi¶i quyÕt ®­îc vÊn ®Ò nµy ng­êi ta th­êng tiÕn hµnh chiÕt nhiÒu lÇn. Khi thùc hiÖn chiÕt nhiÒu lÇn ta sÏ nhËn ®­îc gi¸ trÞ ®é thu håi cao h¬n nhiÒu so víi mét lÇn chiÕt. Khi ®ã ®é thu håi sau n lÇn chiÕt ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:  (12) Ta nhËn thÊy r»ng tû sè  < 1, do ®ã nÕu sè lÇn chiÕt n cµng lín th× ®é thu håi R cµng lín. I.4.2. Ph­¬ng ph¸p chiÕt láng–láng liªn tôc. I.4.2.1. M« h×nh cña ph­¬ng ph¸p chiÕt láng–láng liªn tôc. H×nh 2: M« h×nh ph­¬ng ph¸p chiÕt láng–láng liªn tôc. Theo ph­¬ng ph¸p nµy dung m«i ®­îc ®un bay h¬i ®i vµo èng ng­ng h¬i K1. T¹i ®©y h¬i dung m«i ®­îc ng­ng tô l¹i vµ hoµ trén víi mét dßng n­íc tõ ng¨n chøa mÉu ®i vµo, t¹o thµnh mét dßng chÊt láng ch¶y xuèng ng¨n ph©n t¸ch pha. §ång thêi víi qu¸ tr×nh nµy lµ sù di chuyÓn cÊu tö ph©n bè tõ pha n­íc vµo dung m«i chiÕt. Sau khi ®· cã sù ph©n t¸ch hai pha, dung m«i chiÕt l¹i ®­îc håi l­u trë l¹i b×nh chøa dung m«i. T¹i ®©y nã l¹i tiÕp tóc ®­îc bay h¬i lªn èng ng­ng h¬i K1. Qu¸ tr×nh diÔn ra liªn tôc nh­ vËy cho ®Õn khi l­îng mÉu trong b×nh chøa ®· ®­îc ®Þnh møc hoµn toµn vµo èng ng­ng h¬i K1. I.4.2.2. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu. 1.Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho èng ng­ng h¬i (bé phËn chiÕt). Tæng l­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo èng ng­ng h¬i K lµ:  Tæng l­îng cÊu tö ph©n bè ®i ra khái èng ng­ng h¬i K lµ:  Thùc chÊt cña qu¸ tr×nh chiÕt x¶y ra trong èng ng­ng h¬i K chØ lµ sù di chuyÓn cña cÊu tö ph©n bè tõ pha n­íc vµo dung m«i chiÕt, kh«ng cã sù mÊt m¸t ra ngoµi, do ®ã tæng l­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo vµ ®i ra khái ng¨n chiÕt lµ kh«ng ®æi. VËy ta cã:  =  (13) §©y chÝnh lµ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho èng ng­ng h¬i K. Trong tr­êng hîp nhiÖt ®é s«i cña cÊu tö ph©n bè cao h¬n nhiÒu so víi nhÞªt ®é s«i cña dung m«i, khi ®ã ta cã thÓ coi nång ®é cÊu tö ph©n bè trong h¬i dung m«i chiÕt lµ kh«ng ®¸ng kÓ (C). Khi ®ã ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu trë thµnh:  =  (14) 2. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cña b×nh chøa dung dÞch chiÕt. Ta nhËn thÊy r»ng nång ®é C trong b×nh chøa mÉu biÕn ®æi theo thêi gian. Nguyªn nh©n cña sù thay ®æi nµy lµ do l­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo vµ ®i ra khái b×nh chøa lµ kh¸c nhau. Gi¶ sö sau mét kho¶ng thêi gian v« cïng nhá dt nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong b×nh chøa t¨ng lªn mét l­îng lµ dC. Trong kho¶ng thêi gian dt ®ã l­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo b×nh chøa lµ: F.C.dt. L­îng cÊu tö ph©n bè ®i ra khái b×nh chøa lµ: F.C.dt. Nh­ vËy ta cã: V.dC = F.C.dt + F.C.dt Hay:  (15). Tr­êng hîp nång ®é cÊu tö ph©n bè trong dßng h¬i dung m«i lµ kh«ng kÓ, ph­¬ng tr×nh sÏ trë thµnh:  (16) §©y chÝnh lµ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho b×nh chøa dung dÞch chiÕt. Trong qu¸ tr×nh chiÕt láng–láng liªn tôc h»ng sè ph©n bè ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: K =  (17) 3. §é thu håi cña ph­¬ng ph¸p chiÕt láng-láng liªn tôc. §Ó x¸c ®Þnh ®­îc ®é thu håi cña ph­¬ng ph¸p ta cÇn gi¶i ph­¬ng tr×nh vi ph©n (16). KÕt hîp víi c¸c ph­¬ng tr×nh (14) vµ (17). Chia c¶ hai vÕ cña ph­¬ng tr×nh (14) cho F.C ta ®­îc:  (18) Hay:  (19) ThÕ ph­¬ng tr×nh (17) vµo ta ®­îc:  (20) Suy ra:  (21) Víi F = : tû lÖ dßng. MÆt kh¸c tõ ph­¬ng tr×nh (17) ta cã:  (22). ThÕ vµo ph­¬ng tr×nh vi ph©n (16) ta ®­îc:  (23) ThÕ ph­¬ng tr×nh (21) vµo ph­¬ng tr×nh (23) ta ®­îc:  (24) LÊy tÝch ph©n hai vÕ ph­¬ng tr×nh (24).  VËy:  (25) §©y chÝnh lµ ph­¬ng tr×nh biÓu diÔn sù thay ®æi nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong dung dÞch chiÕt theo thêi gian. Qu¸ tr×nh chiÕt láng–láng liªn tôc kÕt thóc khi l­¬ng mÉu trong bé phËn chøa mÉu ®­îc ®Þnh møc hoµn toµn vµo b×nh chiÕt. Do ®ã thêi gian cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh chiÕt láng–láng liªn tôc lµ:  (26) Nh­ vËy ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong dung dÞch chiÕt khi kÕt thóc qu¸ tr×nh chiÕt.  (27) VËy ta cã l­îng cÊu tö ph©n bè ®· ®­îc chiÕt lµ:  (28) L­îng cÊu tö ph©n bè trong mÉu ban ®Çu lµ:  (29) Tõ ®©y ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc ®é thu håi cña ph­¬ng ph¸p.  (30) Ph­¬ng tr×nh (30) cho chóng ta biÕt, h»ng sè ph©n bè phô thuéc rÊt lín vµo tû lÖ dßng vµ vµo h»ng sè ph©n bè. I.4.3. Ph­¬ng ph¸p chiÕt láng ng­ng h¬i. I.4.3.1. M« h×nh cña ph­¬ng ph¸p chiÕt láng ng­ng h¬i. H×nh 3: M« h×nh ph­¬ng ph¸p chiÕt láng–láng ng­ng h¬i. §©y lµ mét ph­¬ng ph¸p cho hiÖu qu¶ vÒ ®é thu håi cao, nh­ng vÒ lý thuyÕt th× hÕt søc phøc t¹p. Trong ph­¬ng ph¸p nµy th× c¶ n­íc vµ dung m«i ®Òu ®­îc ®un bay h¬i, ®i vµo èng ng­ng h¬i K1. T¹i ®©y chóng ®­îc ng­ng tô l¹i t¹o thµnh mét dßng chÊt láng ch¶y tõ trªn xuèng ng¨n ph©n t¸ch pha. §ång thêi x¶y ra qu¸ tr×nh chiÕt, cÊu tö ph©n bè di chuyÓn tõ pha n­íc vµo pha h÷u c¬ (dung m«i chiÕt). T¹i ng¨n ph©n t¸ch pha hçn hîp láng ®­îc t¸ch ra thµnh hai líp, líp n­íc vµ líp dung dÞch chiÕt. Sau ®ã c¶ hai líp ®Òu ®­îc håi l­u chë l¹i b×nh chøa mÉu vµ b×nh chøa dung m«i chiÕt, t¹i ®©y chóng tiÕp tôc ®­îc bèc h¬i ®i vµo èng ng­ng h¬i K1. Qu¸ tr×nh diÔn ra liªn tôc nh­ vËy cho ®Õn khi ®¹t ®­îc yªu cÇu chiÕt. I.4.4.2. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu. §Ó thiÕt lËp ®­îc ph­¬ng tr×nh c©n b½ng vËt liÖu cho ph­¬ng ph¸p chiÕt láng ng­ng h¬i ta cÇn ®­a ra mét sè gi¶ thiÕt sau: + Toµn bé l­u l­îng c¸c dßng chÊt láng vµ dßng h¬i kh«ng thay ®æi trong suèt qu¸ tr×nh chiÕt. + Cã sù tån t¹i c©n b»ng nhiÖt ®éng gi÷a c¸c pha. + Qu¸ tr×nh chiÕt láng–láng x¶y ra t¹i bé phËn lµm l¹nh, kh«ng cã sù chuyÓn ho¸ chÊt tan trong ng¨n ph©n c¸ch C. + Kh«ng cã sù bay h¬i chÊt tan theo dßng h¬i dung m«i. 1. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho èng ng­ng h¬i. L­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo ng¨n chiÕt K lµ: F. C + F. C L­îng cÊu tö ph©n bè ®i ra khái ng¨n chiÕt K lµ: F.C + F.C MÆt kh¸c ta cã: l­îng vµo b»ng l­îng ra nªn. F. C + F. C = F.C + F.C (31) §©y chÝnh lµ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho ng¨n chiÕt K1. Trong tr­êng hîp cÊu tö ph©n bè, cã nhiÖt ®é s«i cao h¬n nhiÖt ®é s«i cña dung m«i nhiÒu th× ta cã thÓ coi nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong h¬i dung m«i lµ rÊt nhá coi nh­ b»ng 0 (C = 0). Khi ®ã ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu sÏ lµ: F. C = F.C + F.C (32) Hay: F. = F.C + F.C. (33) Trong ®ã: K = : h»ng sè c©n b»ng láng–h¬i. 2.Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho bé phËn chøa mÉu.  Ta xÐt trong mét kho¶ng thêi gian rÊt nhá dt: L­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo b×nh chøa mÉu lµ:  L­îng cÊu tö ph©n bè ®i ra khái b×nh chøa mÉu lµ:  L­îng cÊu tö ph©n bè trong b×nh chøa gi¶m ®i lµ:  Nh­ vËy ta cã ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu:  = - (34) Hay:  (35) 3. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho b×nh chøa dung dÞch chiÕt. XÐt trong mét kho¶ng thêi gian v« cïng nhá dt, sù biÕn thiªn nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong b×nh lµ dC. L­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo b×nh chøa dung dÞch chiÕt lµ:  L­îng cÊu tö ph©n bè ®i ra khái b×nh chøa dung dÞch chiÕt lµ:  Sù biÕn thiªn l­îng cÊu tö ph©n bè trong b×nh chøa lµ:  Ta nhËn thÊy r»ng nguyªn nh©n cña sù biÕn thiªn l­îng cÊu tö ph©n bè trong b×nh chøa dung dÞch chiÕt chÝnh lµ chªnh lÖch gi÷a l­îng cÊu tö ra vµ vµo b×nh chiÕt. VËy ta cã: = -  (36) Hay:  (37) MÆt kh¸c theo gi¶ thuyÕt ta coi kh«ng cã sù bay h¬i cña cÊu tö ph©n bè theo dßng h¬i dung m«i chiÕt do ®ã ph­¬ng tr×nh trë thµnh:  (38) HÖ sè ph©n bè ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: K =  (39) 4. BiÓu diÔn sù biÕn thiªn nång ®é cÊu tö ph©n bè theo thêi gian trong qu¸ tr×nh chiÕt. §Ó x¸c ®Þnh ®­îc sù biÕn thiªn nång ®é cña cÊu tö ph©n bè theo thêi gian trong suèt qu¸ tr×nh chiÕt ta cÇn gi¶i hÖ hai ph­¬ng tr×nh vi ph©n (35) vµ (37). KÕt hîp víi ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu (31) Chia c¶ hai vÕ cña ph­¬ng tr×nh (31) cho  ta ®­îc:  (40) Ta cã:  Tõ ®©y ta cã:  (41) Suy ra:  (42) Chia c¶ hai vÕ cña ph­¬ng tr×nh vi ph©n (36) cho  ta ®­îc:  (43) Thay ph­¬ng tr×nh (42) vµo ph­¬ng tr×nh (43) ta ®­îc:  (44) Suy ra:  (45) LÊy tÝch ph©n hai vÕ ph­¬ng tr×nh (45)  Suy ra: ln Hay: ) (46) Tõ hai ph­¬ng tr×nh (39) vµ (42) suy ra:  (47) Thay ph­¬ng tr×nh (46) vµo ph­¬ng tr×nh (47) ta ®­îc.  (48) ThÕ ph­¬ng tr×nh (48) vµo ph­¬ng tr×nh (38) ta ®­îc.  (49) Suy ra:  (50) LÊy tÝch ph©n hai vÕ ph­¬ng tr×nh (50).  Ta ®­îc:  (51) §©y chÝnh lµ ph­¬ng tr×nh biÓu diÔn sù biÕn thiªn cña nång ®é cÊu tö ph©n bè theo thêi gian trong suèt qu¸ tr×nh chiÕt. CH¦¥NG II: Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu. II.1. Ph­¬ng ph¸p chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. II.1.1.CÊu t¹o cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc.  H×nh 4: CÊu t¹o thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. II.2.2. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. Ph­¬ng ph¸p chiÕt dßng ng­ng liªn tôc lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p ph©n líp vµ tinh chÕ c¸c chÊt h÷u c¬ ®¹t hiÖu qu¶ cao. Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc ®­îc ¸p dông ®Ó lµm giµu vµ tinh chÕ nh÷ng chÊt bay h¬i kh«ng ph©n cùc, kh«ng tan hoÆc rÊt Ýt tan trong n­íc. MÉu cÇn chiÕt ®­îc ®­a vµ trong b×nh ch­ng cÊt 4 (nÕu lµ mÉu r¾n th× ph¶i ®­îc nghiÒn nhá), t¹i ®©y mÉu sÏ ®­îc hoµ tan ë trong n­íc cÊt. khi mÉu vµ n­íc cÊt trong b×nh 4 ®­îc ®un s«i th× c¸c chÊt cÇn ph©n tÝch cã trong mÉu sÏ bÞ cuèn theo dßng h¬i n­íc ®i lªn sinh hµn lµm l¹nh K, t¹i ®©y dßng h¬i n­íc cã chøa chÊt cÇn ph©n tÝch sÏ bÞ ng­ng tô l¹i t¹o thµnh mét dßng chÊt láng ®i vµo líp dung m«i ë phÝa d­íi èng sinh hµn. Qu¸ tr×nh c©n b»ng láng-h¬i x¶y ra ë trªn bÒ mÆt líp dung m«i. Sau khi dßng láng võa ng­ng tô ®i vµo líp dung m«i sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh c©n b»ng láng-láng, ®ång thêi diÔn ra qu¸ tr×nh di chuyÓn cÊu tö ph©n bè tõ trong pha n­íc vµo pha dung m«i. Qu¸ tr×nh nµy diÔn ra nhiÒu lÇn trong mét thêi gian chiÕt nhÊt ®Þnh. Thêi gian chiÕt mÉu phô thuéc rÊt nhiÒu yÕu tè, nh­ng yÕu tè c¬ b¶n ®Çu tiªn lµ dung m«i chiÕt vµ chÊt cÇn chiÕt. II.2.3. Gi¶i thÝch qu¸ tr×nh t¸ch chiÕt. Nh­ ta ®· biÕt dung dÞch ph©n ra lµm hai lo¹i nh­ sau: 1. Dung dÞch lý t­ëng: lµ dung dÞch mµ trong ®ã lùc liªn kÕt giòa c¸c ph©n tö cïng lo¹i vµ lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö kh¸c lo¹i b»ng nhau, khi ®ã c¸c cÊu tö hßa tan hoµn toµn vao nhau theo bÊt kú mét tû lÖ nµo. C©n b»ng giòa láng vµ h¬i hoµn toµn tu©n theo ®Þnh luËt Raun. 2. Dung dÞch thùc: lµ nh÷ng dung dÞch kh«ng hoµn toµn tu©n theo ®Þnh luËt Raun, sù sai lÖch so víi ®Þnh luËt Raun lµ d­¬ng, nÕu lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö kh¸c lo¹i nhá h¬n lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö dïng lo¹i, sai lÖch ©m nÕu lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö kh¸c lo¹i lín h¬n lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö cïng lo¹i. Trong tr­êng hîp lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö kh¸c lo¹i rÊt bÐ so víi lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö cïng lo¹i th× dung dÞch sÏ ph©n líp, nghÜa lµ c¸c cÊu tö kh«ng hoµ tan vµo nhau hoÆc hoµ tan kh«ng ®¸ng kÓ. MÆt kh¸c ®èi víi c¸c lo¹i thuèc trõ s©u thuéc nhãm c¬-clo lµ nh÷ng chÊt kh«ng hoÆc tan rÊt Ýt trong n­íc. Do ®ã viÖc t¸ch chiÕt d­ l­îng thuèc trõ s©u c¬-clo b»ng ph­¬ng ph¸p chiÕt dßng ng­ng liªn tôc tu©n theo nguyªn t¾c cña ph­¬ng ph¸p ch­ng l«i cuèn h¬i n­íc. Khi trén lÉn hai chÊt láng kh«ng hoµ tan vµo nhau th× mçi chÊt láng trong hçn hîp gi÷ nguyªn tÝnh chÊt cña m×nh. DiÒu nµy cã nghÜa lµ ¸p suÊt riªng phÇn cña mçi cÊu tö kh«ng phô thuéc vµo nång ®é cña nã trong hçn hîp vµ b»ng ¸p suÊt h¬i b·o hoµ cña cÊu tö nguyªn chÊt ë cïng nhiÖt ®é.  (52) Vµ ¸p suÊt chung cña hçn hîp b»ng tæng ¸p suÊt riªng phÇn nghÜa lµ b»ng tæng ¸p suÊt h¬i b·o hoµ cña c¸c cÊu tö.  (53) Vµ c¶ hai chÊt cã cïng mét nhiÖt ®é s«i, nhiÖt ®é s«i cña hçn hîp nhá h¬n nhiÖt ®é s«i cña chÊt cã nhiÖt ®é s«i thÊp nhÊt. NÕu gäi  lµ sè mol cña cÊu tö Avµ B trong pha h¬i ta cã:  (54) Trong ®ã:  (55) Víi: GA, GB: L­îng cÊu tö A vµ B trong pha h¬i. MA, MB: Khèi l­îng ph©n tö cña cÊu tö A vµ B. Thay ph­¬ng tr×nh (55) vµo (54) ta ®­îc:  (56) NÕu cho toµn bé l­îng h¬i ng­ng tô thµnh láng th× tû sè träng l­îng cña c¸c cÊu tö trong chÊt láng thu ®­îc tû lÖ thuËn víi tÝch ¸p suÊt riªng phÇn vµ khèi l­îng ph©n tö cña chóng vµ kh«ng chÞu ¶nh h­ëng bëi träng l­îng cña chóng trong pha láng lóc ch­a cÊt. Tõ ®©y ta tÝnh ®­îc phÇn tr¨m theo träng l­îng cña cÊu tö ch­ng cÊt thu ®­îc.  (57) Trong thùc tÕ kh«ng cã chÊt láng kh«ng hoµ tan hoµn toµn vµo nhau. Nh­ng khi ®é hoµ tan cña c¸c chÊt láng vµo nhau lµ rÊt bÐ ta cã thÓ coi chung kh«ng hoµ tan vµo nhau. TÝnh to¸n víi c¸c hÖ nµy cho phÐp ta ¸p dông c¸c c«ng thøc cña hÖ chÊt láng kh«ng hoµ tan vµo nhau. II.2.4.Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. Dùa trªn nguyªn lý ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc ta cã thÓ ®­a ra m« h×nh cña nã nh­ sau: F H×nh 5: M« h×nh chiÕt dßng ng­ng liªn tôc §Ó thiÕt lËp ®­îc ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc ta ®­a ra mét sè gi¶ thiÕt sau: + Tån t¹i tr¹ng th¸i c©n b»ng nhiÕt ®éng gi÷a c¸c pha (t¹i bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a hai pha). + Qu¸ tr×nh thùc hiÖn chiÕt láng-láng chØ x¶y ra ë èng ng­ng h¬i K. + Kh«ng cã sù chuyÓn ho¸ chÊt tan trong qu¸ tr×nh t¸ch chiÕt ng¨n C. + Sù thÊt tho¸t chÊt tan ra khái èng ng­ng h¬i K lµ rÊt nhá cã thÓ bá qua. + L­îng n­íc håi l­u trë l¹i ng¨n chøa mÉu vµ l­îng n­íc bèc lªn lµ b»ng nhau. 1. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho ng¨n chøa mÉu. Ta nhËn thÊy r»ng nång ®é CW biÕn ®æi theo thêi gian. Gi¶ sö sau mét thêi gian v« cïng nhá dt th× nång ®é cÊu tö ph©n bè trong ng¨n chøa mÉu CW biÕn ®æi mét l­îng lµ dCW. Nguyªn nh©n dÉn ®Õn sù thay ®æi nång ®é nµy lµ do l­îng cÊ tö ph©n bè ®i vµo vµ l­îng cÊu tö ph©n bè ®i ra lµ kh¸c nhau. Sau mét thêi gian v« cïng nhá dt l­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo ng¨n chøa mÉu lµ: FW.C. dt. L­îng cÊu tö ph©n bè ®i ra khái ng¨n chøa mÉu lµ: FC.dt = F..dt. L­îng cÊu tö ph©n bè trong ng¨n chøa mÉu gi¶m ®i mét l­îng lµ: V.dC. Nh­ vËy ta cã: V.dC=F.C.dt - F..dt. (58) Hay:  .- .. (59) 2. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho èng ng­ng h¬i K. Tæng l­îng cña cÊu tö ph©n bè ®i vµo K trong mét ®¬n vÞ thêi gian lµ: F.C+ F.C. Tæng l­îng cña cÊu tö ph©n bè ®i ra khái K lµ: F.C+F.C. Nh­ vËy ta cã: F.C+ F.C = F.C+F.C. (60) Tr­êng hîp nhiÖt ®é s«i cña cÊu tö ph©n bè lín h¬n rÊt nhiÒu so víi nhiÖt ®é s«i cña dung m«i chiÕt, khi ®ã ta cã thÓ coi nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong h¬i dung m«i lµ kh«ng ®¸ng kÓ. Lóc nµy ph­¬ng tr×nh (60) trë thµnh. F.C= F.C+ F.C (61) Hay. F.= F.C+ F.C (62) 3. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho ng¨n C. Trong ng¨n C chØ x¶y ra qu¸ tr×nh ph©n t¸ch hai pha, pha n­íc vµ pha h÷u c¬. kh«ng cã sù di chuyÓn cÊu tö ph©n bè tõ pha nµy sang pha kh¸c. nh­ vËy sù thay ®æi nång ®é cña cÊu tö ph©n bè ë mçi pha trong ng¨n C chØ lµ do l­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo vµ ®i ra khái ng¨n C lµ kh¸c nhau. XÐt sù thay ®æi nång ®é cÊu tö ph©n bè trong pha h÷u c¬ t¹i ng¨n C. Sau mét kho¶ng thêi gian v« cïng nhá dt nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong pha h÷u c¬ t¨ng thªm mét l­îng lµ: dC. Trong kho¶ng thêi gian dt ®ã: L­îng cÊu tö ph©n bè ®i vµo lµ : F.C.dt. L­îng cÊu tö ph©n bè ®i ra lµ: F.C.dt. Nh­ vËy ta sÏ cã: dC.V= F.C.dt - F.C.dt (63) Hay: = .C -.C (64) Coi (C0) ta sÏ cã. = .C (65) XÐt t­¬ng tù ®èi víi pha n­íc ta cã:  =.( C - C ) (66) H»ng sè c©n b»ng trong suèt qu¸ tr×nh chiÕt ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: K == (67) 4. Sù biÕn thiªn nång ®é cÊu tö ph©n bè trong qu¸ tr×nh chiÕt. §Ó x¸c ®Þnh ®­îc sù biÕn thiªn nång ®é cÊu tö ph©n bè theo thêi gian trong suèt qu¸ tr×nh chiÕt ta cÇn gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n bao gåm c¸c ph­¬ng tr×nh ®· thµnh lËp ë trªn. KÕt hîp hai ph­¬ng tr×nh (62) vµ (67) ta ®­îc:  (68) Thay ph­¬ng tr×nh (68) vµo ph­¬ng tr×nh (65) ta ®­îc:  (69) §¹o hµm hai vÕ ph­¬ng tr×nh (59) ta ®­îc:  (70) Thay ph­¬ng tr×nh (69) vµo ph­¬ng tr×nh (70) ta ®­îc:  (71) Suy ra:  (72) §Æt: F=: Tû lÖ dßng. Khi ®ã ph­¬ng tr×nh (72) trë thµnh.  (73) §©y lµ ph­¬ng tr×nh vi ph©n cÊp hai, ta biÕt r»ng muèn t×m nghiÖm tæng qu¸t cña nã, chØ cÇn t×m hai nghiÖm riªng ®éc lËp tuyÕn tÝnh. Ta t×m nghiÖm riªng cña nã d­íi d¹ng. CW = e Trong ®ã a lµ mét h»ng sè nµo ®ã mµ ta sÏ t×m. Ta cã:  ThÕ vµo ph­¬ng tr×nh (73) ta ®­îc:  Hay:  (74) Ph­¬ng tr×nh (74) cã hai nghiÖm riªng.   Nh­ vËy ph­¬ng tr×nh (73) cã nghiÖm tæng qu¸t lµ:  (75) Víi A1, A2 lµ c¸c h»ng sè tÝch ph©n, dùa vµo ®iÒu kiÖn biªn ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc chóng. T¹i thêi ®iÓm t=0 th× CW = CW,O nªn ta cã A1 + A2 = CW,O. T¹i thêi ®iÓm t = ∞ th× CW = 0 nªn ta cã A2 = 0. VËy A1 = CW,O ThÕ vµo ph­¬ng tr×nh (75) ta ®­îc: CW = CW,O.e §Æt: A =  Khi ®ã ta cã: CW = CW,O. e (76) ThÕ ph­¬ng tr×nh (76) vµo ph­¬ng tr×nh (69) ta ®­îc:  Hay:  (77) LÊy tÝch ph©n hai vÕ ph­¬ng tr×nh (77).  (78) Ta ®­îc:  (79) §©y chÝnh lµ ph­¬ng tr×nh biÓu diÔn sù biÕn thiªn nång ®é cña cÊu tö ph©n bè trong suèt qu¸ tr×nh chiÕt b»ng ph­¬ng ph¸p chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. II.2. Ph­¬ng ph¸p s¾c kÝ khÝ. Ph­¬ng ph¸p s¾c kÝ ®­îc nhµ b¸c häc ng­êi nga Maic¬nxvet ®­a ra vµo n¨m 1903. ¤ng ®· dïng cét nh«m oxit t¸ch thµnh c«ng c¸c picmen cña l¸ c©y xanh thµnh nh÷ng vïng mµu riªng biÖt. ¤ng ®· gi¶i thÝch hiÖn t­îng nµy b»ng ¸i lùc hÊp phô kh¸c nhau cña c¸c s¾c tè vµ ®Æt tªn ph­¬ng ph¸p nµy lµ ph­¬ng ph¸p s¾c kÝ (nghÜa lµ ghi mµu). Ban ®Çu ph­¬ng ph¸p nµy chØ ®¬n gi¶n chØ dïng ®Ó ph©n tÝch c¸c hîp chÊt v« c¬ vµ h÷u c¬. Tuy nhiªn ®Õn nay s¾c kÝ ®· trë thµnh mét trong nh÷ng lÜnh vùc quan träng vµ hiÖn ®¹i nhÊt cña ho¸ häc. Nã ®­îc øng dông réng r·i trong hÇu hÕt c¸c nghµnh khoa häc vµ c«ng nghiÖp liªn quan ®Õn ho¸ häc: Ph©n tÝch ®Þnh tÝnh ®Þnh l­îng, ®iÒu chÕ c¸c chÊt tinh khiÕt, x¸c ®Þnh c¸c h»ng sè ho¸ lÝ, nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh ®éng häc vµ xóc t¸c, trong luyÖn kim, ®Þa chÊt, ®iÖn, than, dÇu má, y d­îc, n«ng nghiÖp, thùc phÈm, b¶o vÖ m«i tr­êng, quèc phßng, vò trô…chÝnh v× vËy hiÖn nay hµng n¨m trªn thÕ giíi c«ng bè tíi vµi ba ngh×n c«ng tr×nh liªn quan ®Õn s¾c kÝ. NhiÒu tµi liÖu vÒ s¾c kÝ ®· ®­îc xuÊt b¶n ë hÇu hÕt c¸c n­íc, kÓ c¶ c¸c n­íc ®ang ph¸t triÓn. II.2.1. S¬ ®å thiÕt bÞ vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña hÖ thèng s¾c kÝ khÝ. 1. S¬ ®å thiÕt bÞ chung. S¬ ®å thu gän cña hÖ thèng thiÕt bÞ s¾c kÝ khÝ ®­îc m« t¶ trong h×nh (6).  H×nh 6: S¬ ®å hÖ thèng m¸y s¾c kÝ khÝ 1:Bom chøa khÝ mang. 2:§ång hå ®o ¸p suÊt. 3:Bé läc khÝ. 4:Buång b¬m mÉu. 5:Detector . 6:Bé khuyÕch ®¹i.  7:HÖ thèng cét t¸ch. 8:Buång ®iÒu nhÖt. 9:Bé ghi tÝn hiÖu. 10:M¸y tÝnh. 11:Bé phËn in kÕt qu¶.   2. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng. KhÝ mang ®­îc ph¸t ra tõ bom 1, sau khi ®i qua bé läc khÝ 3 sÏ ®i vµo b×nh bay h¬i mÉu vµ ®­a mÉu ®i vµo cét t¸ch 7 n»m trong buång ®iÒu nhiÖt 8. Qu¸ tr×nh s¾c kÝ x¶y ra t¹i ®©y, sau khi c¸c cÊu tö rêi khái cét t¸ch t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau c¸c cÊu tö lÇn l­ît ®i vµo detector 5, t¹i ®ã chóng ®­îc chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn. TÝn hiÖu nµy ®­îc khuyÕch ®¹i ë bé khuyªch ®¹i 6 råi ®­îc chuyÓn sang tÝch ph©n kÕ cã trong m¸y tÝnh 10, c¸c tÝn hiÖu ®­îc xö lý ë ®ã råi ®­îc chuyÓn sang bé phËn in kÕt qu¶ 11. Trªn s¾c ®å nhËn ®­îc ë bé ghi ta cã c¸c tÝn hiÖu øng víi c¸c cÊu tö ®­îc t¸ch gäi lµ pic. Thêi gian l­u cña pic lµ ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho chÊt cÇn t¸ch (®Þnh tÝnh). DiÖn tÝch cña pic lµ th­íc ®o ®Þnh l­îng cho tõng chÊt cÇn nghiªn cøu. §é tin cËy cña kÕt qu¶ ph©n tÝch s¾c kÝ phô thuéc rÊt nhiÒu vµo hai bé phËn quan träng nhÊt cña thiÕt bÞ s¾c kÝ ®ã lµ cét t¸ch vµ detector. §ång thêi nã còng phô thuéc vµo tr×nh ®é kü thuËt cña ng­êi ph©n tÝch. II.2.2. Detector sö dông trong ph©n tÝch thuèc trõ s©u c¬-clo. Detctor lµ bé phËn theo dâi vµ ph¸t hiÖn c¸c chÊt trong pha ®éng sau khi rêi cét t¸ch. Nã lµ bé phËn thu nhËn vµ ph¸t hiÖn c¸c chÊt, dùa vµo tÝnh chÊt vËt lý vµ ho¸ lý cña chÊt cÇn ph©n tÝch. Nh÷ng yªu cÇu cho detector. + Cã ®é chän läc cho chÊt ph©n tÝch hoÆc mét nhãm chÊt ph©n tÝch. + Cã ®é nh¹y cao ®èi víi chÊt ph©n tÝch. + Ph¶i cã ®é æn ®Þnh vµ bÒn v÷ng víi c¸c ®iÒu kiÖn ph©n tÝch. +Vïng ®éng häc cña detector phÐp ®o kh«ng qu¸ nhá, tøc lµ cµng réng cµng tèt cho viÖc ph¸t hiÖn vµ ®Þnh l­îng chÊt trong mét vïng nång ®é réng. Ngµy nay cã rÊt nhiÒu detector nh­ng lo¹i detector dïng ®Ó ph©n tÝch thuèc trõ s©u c¬ clo phæ biÕn nhÊt lµ detector céng kÕt ®iÖn tö (ECD). Nguyªn lý ho¹t ®éng cña ECD. Ho¹t ®éng cña ECD dùa trªn ®Æc tÝnh c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng céng kÕt ®iÖn tö tù do. Kh¶ n¨ng céng kÕt ®iÖn tö tù do lín hay nhá phô thuéc vµo cÊu tróc cña c¸c hîp chÊt cÇn ph©n tÝch. ECD cã ®Æc tÝnh chon läc ®èi víi c¸c hîp chÊt cã chøa nhãm chøc hay c¸c liªn kÕt kÐp cã kh¶ n¨ng b¾t gi÷ ®iÖn tö. Detector nµy ®Æc biÖt nh¹y ®èi víi c¸c phÇn tö cã chøa nhãm halogen. Bé phËn chÝnh cña ECD lµ mét buång ion, t¹i ®©y diÔn ra qu¸ tr×nh ion ho¸, b¾t gi÷ ®iÖn tö vµ t¸i liªn hîp. Møc ®é suy gi¶m dßng ®iÖn phô thuéc vµo hµm l­îng cÊu tö cÇn ph©n tÝch. Chïm tia  ®­îc ph¸t ra tõ nguån phãng x¹ Ni víi vËn tèc 10 e/s, t¸c dông lªn c¸c phÇn tö khÝ mang (Ar, N, H…) sinh ra c¸c ion khÝ mang tÝch ®iÖn d­¬ng vµ c¸c ®iÖn tö s¬ cÊp.  Nhê t¸c dông cña ®iÖn tr­êng ®Æt vµo c¸c ®iÖn tö s¬ cÊp sÏ t¨ng tèc ®é chuyÓn ®éng vÒ phÝa anot cho ta dßng ®iÖn nÒn khi ch­a cã mÉu. Khi trong khÝ mang ®· cã c¸c ph©n tö, nguyªn tö cã kh¶ n¨ng céng kÕt ®iÖn tö (halogen, oxy) th× khi ®ã chóng sÏ hÊp thô c¸c electron t¹o thµnh ion mang ®iÖn ©m. . PhÇn tö mang ®iÖn tÝch ©m nµy chuyÓn ®éng chËn h¬n electron tù do vµ mÊt nhiÒu thêi gian h¬n ®Ó ®i ®Õn c¸c ®iÖn cùc d­¬ng. Thªm vµo ®ã chóng rÔ dµng t¸i hîp ion theo ph­¬ng tr×nh.  MËt ®é electron trong ®ªtector bÞ gi¶m xuèng do ®ã gi¶m sè electron bÞ b¾t gi÷ trong mçi xung ®iÖn. Sù gi¶m dßng ®iÖn nµy ®­îc so s¸nh víi m¹ch ngoµi cho ta tÝn hiÖu. TÝn hiÖu gi¶m dßng tû lÖ víi nång ®é cña chÊt ph©n tÝch cã mÆt trong mÉu. L­îng tèi thiÓu cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc cña ph­¬ng ph¸p GC/ECD ®èi víi c¸c chÊt HCB vµ HCH tõ 3(4 pg cßn ®èi víi DDT vµ c¸c s¶n phÈm chuyÓn ho¸ cña chóng tõ 12(60 pg. + C¸c ®Æc tr­ng cña ®etector ECD. Nh¹y c¶m víi nång ®é. Giíi h¹n ph¸t hiÖn tõ 10-12(10-13g/ml Kho¶ng tuyÕn tÝnh 102(103 KhÝ mang N hoÆc Ar + 5% CH(kh« vµ kh«ng cã oxy). §é æn ®Þnh cao. Ph©n tÝch c¸c thuèc trõ s©u, diÖt cá c¸c chÊt cã nhãm tÝch ®iÖn ©m: Cacbonyl liªn hîp, c¸c chÊt th¬m ®a vßng (kh«ng ph¸t hiÖn ®­îc c¸c hy®r«cacbon, ancol vµ axeton). Lµ detector nh¹y nhÊt trong s¾c kÝ khÝ cho nªn rÊt dÔ bÞ nhiÔm bÈn. NÕu sö dông ë nguån Nith× detector ®­îc dïng ë nhiÖt ®é cao (). Do ECD cã nh÷ng ®Æc ®iÓm nh­ trªn vµ thiÕt bÞ t­¬ng ®èi rÎ tiÒn nªn ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc øng dông réng d·i trong 10 n¨m trë l¹i ®©y ®Ó x¸c ®Þnh d­ l­îng c¸c hîp chÊt c¬ clo. NhiÒu n­íc vµ c¸c tæ chøc quèc tÕ ®· sö dông ph­¬ng ph¸p nµy ®Ó x¸c ®Þnh d­ l­îng thuèc trõ s©u trong m«i tr­êng. CH¦¥NG III: Thùc nghiÖm. III.1. Ho¸ chÊt, dông cô vµ thiÕt bÞ. III.1.1. Ho¸ chÊt. Ho¸ chÊt trong ph©n tÝch ®Þnh l­îng ph¶i siªu tinh khiÕt, trong ®å ¸n nµy ®· sö dông nh÷ng lo¹i ho¸ chÊt sau: Dung m«i n–Hecxan HPLC cña h·ng Merck. NaSO khan cña h·ng Merck. N­íc cÊt 2 lÇn. H tinh khiÕt 5.0. N tinh khiÕt 5.0. Hçn hîp dung dÞch chuÈn: Aldrin 7,45.  g/ml. Dieldrin 3,76.  g/ml. HCB 3,9. g/ml. pp–DDT 3,3.  g/ml. III.1.2. Dông cô, ThiÕt bÞ. Dông cô. B×nh tam gi¸c cæ nh¸m 100ml vµ 250ml. Cèc thuû tinh 100ml, 250ml. èng ®ong 10ml, 50ml, 100ml. B×nh ®Þnh møc 10ml. Pipet paster. Pipet 1ml, 2ml. B×nh cÇu 500ml. Syranh 10. ThiÕt bÞ. Bé chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. BÕp ®un c¸ch thuû. C©n ®iÖn tö. M¸y s¾c kÝ khÝ 5890 sries II cña h·ng Hewlett Packard III.2. §iÒu kiÖn ph©n tÝch tªn m¸y s¾c kÝ. M¸y s¾c kÝ khÝ 5890 sries II cña h·ng Hewlett Packard, víi detector ECD ®Ó ph©n tÝch thuèc trõ s©u c¬-clo víi c¸c th«ng sè vËn hµnh nh­ sau: + Ch­¬ng tr×nh nhiÖt ®é cét t¸ch: NhiÖt ®é ®Çu 60 gi÷ trong 1 phót, sau ®ã t¨ng 20/phót cho ®Õn 120, tiÕp tôc t¨ng 5/phót cho ®Õn 2900C, gi÷ t¹i nhiÖt ®é nµy trong 20 phót. + NhiÖt ®é cña buång b¬m mÉu: 3000C. + NhiÖt ®é cña detector: 3000C. + Chia dßng: kh«ng chia dßng. + Tèc ®é dßng khÝ mang: 1ml/phót. III.3. tiÕn hµnh Thùc nghiÖm. III.2.1. ChuÈn bÞ dông cô. TÊt c¶ c¸c dông cô thuû tinh ®Òu ®­îc ng©m b»ng axit HCl 10% trong 24h, sau ®ã ®em ra röa s¹ch b»ng xµ phßng vµ tr¸ng b»ng n­íc cÊt 3 lÇn råi ®em sÊy kh«. TÊt c¶ dông cô tr­íc khi sö dông ®Òu ®­îc tr¸ng b»ng dung m«i n-Hecxan 3 lÇn. III.2.2. Pha hçn hîp dung dÞch chuÈn. Tõ hçn hîp chuÈn gèc phÇn II.1.1 pha hçn hîp chuÈn ta lµm nh­ sau: 1. LÊy 0,1 ml cho vµo b×nh ®Þnh møc 10ml, cho n–Hecxan vµo råi ®Þnh møc ®Õn v¹ch ta ®­îc hçn hîp chuÈn cã nång ®é tÝnh theo g/ml nh­ sau: Aldrin 7,45., Dieldrin 3,76. , HCB 3,9., pp–DD 3,3. . 2. LÊy 1ml cña (1) cho vµo b×nh ®Þnh møc 10ml, cho n –Hecxan vµo råi ®Þnh møc ®Õn v¹ch ta ®­îc hçn hîp chuÈn cã nång ®é tÝnh theo g/ml nh­ sau: Aldrin 7,45. , Dieldrin 3,76. , HCB 3,9., pp – DD 3,3.. 3. LÊy 1ml cña (2) cho vµo b×nh ®Þnh møc 10ml, cho n –Hecxan vµo ®Þnh møc ®Õn v¹ch ta ®­îc hçn hîp chuÈn cã nång ®é tÝnh theo g/ml nh­ sau: Aldrin 7,45. , Dieldrin 3,76. , HCB 3,9., pp – DDT 3,3. . LÇn l­ît b¬m 3 mÉu chuÈn võa pha trªn vµo m¸y s¾c kÝ khÝ ta ®­îc s¾c ®å cña hçn hîp chuÈn h×nh 11, 12, 13. III.2.4. Kh¶o s¸t thêi gian lµm viÖc tèi ­u cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. §Ó kh¶o s¸t thêi gian chiÕt tèi ­u cho thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc, t«i ®· tiÕn hµnh chiÕt víi mÉu n­íc. Cho 200ml n­íc cÊt + 1ml hçn hîp dung dÞch chuÈn ®é lÊy ë phÇn II.2.2(1) vµo b×nh cÇu (4), cho 20ml dung m«i n – Hecxan vµo èng ng­ng h¬i K. Råi l¾p ®Æt ®ång bé bé chiÕt dßng ng­ng liªn tôc, b×nh cÇu, bÕp ch­ng cÊt vµ èng sinh hµn, tiÕn hµnh ®un cho ®Õn khi dung dÞch ë b×nh cÇu s«i, b¾t ®Çu tÝnh thêi gian. Sau 1h kÓ tõ lóc s«i ng¾t bÕp, ®Ó kho¶ng 15 phót cho hÖ trë vÒ tr¹ng th¸i c©n b»ng (sù ph©n líp gi÷a líp n­íc vµ dung m«i trong èng ng­ng h¬i x¶y ra hoµn toµn). Sau ®ã ta lo¹i bá líp n­íc ë phÝa d­íi, läc dung m«i chiÕt vµo mét b×nh tam gi¸c, qua phÔu cã chøa 1g , thu ®­îc dung dÞch cã chøa c¸c cÊu tö cÇn ph©n t¸ch. §em dung dÞch nµy thæi kh« ®Õn 1ml b»ng khÝ N2, b¬m vµo m¸y s¾c kÝ GC/ECD. Ta lµm t­¬ng tù nh­ vËy nh­ng víi thêi gian chiÕt lµ 1,5h, 2h, 2,5 (kÓ tõ lóc s«i). KÕt qu¶ cho trong s¾c ®å h×nh 14, 15, 16, 17. III.2.5. Kh¶o s¸t ®é thu håi cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc ®èi víi mÉu rau. 1. ChuÈn bÞ mÉu gi¶: Rau s¹ch ®­îc th¸i nhá, chia thµnh 4 mÉu, c©n chÝnh x¸c mçi mÉu 20g. Sau ®ã ta b¬m lÇn l­ît vµo mçi mÉu1ml hçn hîp chuÈn lÊy ë phÇn III.2.2 (1) råi tiÕn hµnh lµm nh­ sau. MÉu 1: TiÕn hµnh chiÕt ngay b»ng bé chiÕt dßng ng­ng liªn tôc. MÉu 2: B¶o qu¶n trong tñ l¹nh trong vßng 18h råi tiÕn hµnh chiÕt. MÉu 3: B¶o qu¶n trong tñ l¹nh trong vßng 24h råi tiÕn hµnh chiÕt. MÉu 4: B¶o qu¶n trong tñ l¹nh trong vßng 48h råi tiÕn hµnh chiÕt. 2. Qui tr×nh chiÕt mÉu rau. MÉu rau ®· chuÈn bÞ ë phÇn trªn, ®­îc cho vµo b×nh ch­ng cÊt 4 cïng víi 150ml n­íc cÊt hai lÇn. Cho 20ml dung m«i n-hexan vµo èng ng­ng h¬i K råi tiÕn hµnh lµm t­¬ng tù nh­ ®èi víi mÉu n­íc ë trªn. KÕt qu¶ cho thÊy ë s¾c ®å h×nh 18, 19, 20, 21. CH¦¥NG IV: kÕt qu¶ vµ th¶o luËn. IV.1. X¸c ®Þnh thêi gian l­u. Thêi gian l­u cña mét chÊt lµ thêi gian ®­îc tÝnh tõ lóc b¾t ®Çu b¬m mÉu ®Õn khi chÊt ®ã ®i ra khái cét. ë mét ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh mçi chÊt cã mét thêi gian l­u ®Æc tr­ng, nhê vµo ®ã ng­êi ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®Þnh tÝnh c¸c chÊt. Nh­ vËy khi ta b¬m c¸c chÊt chuÈn riªng rÏ víi ®iÒu kiÖn s¾c kÝ nh­ ë môc III.2. Ta nhËn ®­îc c¸c s¾c ®å chuÈn. Tõ c¸c s¾c ®å chuÈn nµy ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc thêi gian l­u cña c¸c chÊt. B¶ng 1: Thêi gian l­u cña 4 chÊt ph©n tÝch. Tªn chÊt  HCB  Aldrin  Dieldrin  pp’-DDT   Thêi gian l­u (phót)  9,642  10,597  18,94  22,354   Dùa vµo thêi gian l­u cña tõng chÊt riªng rÏ cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc c¸c chÊt trong hçn hîp ph©n tÝch. IV.2. X©y dùng ®­êng chuÈn. §­êng chuÈn ®­îc x©y dùng b»ng c¸ch vÏ ®å thÞ biÓu diÔn mèi t­¬ng quan gi÷a diÖn tÝch pic (hoÆc chiÒu cao pic) cña chÊt ph©n tÝch, víi nång ®é t­¬ng øng cña nã khi b¬m vµo m¸y s¾c kÝ. Trªn c¬ së c¸c s¾c ®å nhËn ®­îc tõ môc III.2.3, x©y dùng ®­êng chuÈn cho tõng chÊt.     IV.3. KÕt qu¶ ph©n tÝch. Dùa vµo c¸c ®­êng chuÈn võa x©y ®ùng ®­îc ë trªn, tõ c¸c s¾c ®å h×nh 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, nhËn ®­îc ë phÇn III.2.4 vµ III.2.5 ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc ®é thu håi ®èi víi tõng mÉu. KÕt qu¶ cho thÊy trong b¶ng 3 vµ 4. B¶ng 2: §é thu håi cña c¸c chÊt trong n­íc (%) Thêi gian chiÕt ChÊt  1h  1,5h  2h  2,5h   HCB  72,13  95,752  82,636  75,836   Aldrin  71,536  93,254  76,419  74,328   Dielrin  64,337  89,619  75,328  71,626   pp-DDT  68,437  87,528  79,248  73,496   B¶ng 3: §é thu håi cña c¸c chÊt trong mÉu rau víi thêi gian chiÕt lµ 1,5h (%) Thêi gian ng©m mÉu chÊt  0h  18h  24h  48h   HCB  83,726  67,875  62,455  47,175   Aldrin  83,765  63,672  62,895  42,634   Dieldrin  81,779  60,145  58,235  40,575   pp-DDT  82,552  58,287  58,287  43,794   Tõ kÕt qu¶ thu ®­îc ë b¶ng 1, ta nhËn thÊy r»ng ®é thu håi cña ph­¬ng ph¸p chiÕt dßng ng­ng liªn tôc ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt víi thêi gian chiÕt lµ 1,5h (kÓ tõ lóc s«i). So s¸nh kÕt qu¶ cña hai b¶ng trªn ta thÊy, ®é thu håi cña ph­¬ng ph¸p ®èi víi mÉu n­íc lín h¬n nhiÒu so víi mÉu rau. Vµ th¬i gian ng©m mÉu rau cµng dµi th× ®é thu håi cña ph­¬ng ph¸p cµng gi¶m. VËy nguyªn nh©n g× dÉn ®Õn ®iÒu nµy. C¨n cø vµo cÊu t¹o vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ chiÕt dßng ng­ng liªn tôc, ta cã thÓ chia qu¸ tr×nh t¸ch chiÕt mÉu cña ph­¬ng ph¸p nµy thµnh hai giai ®o¹n chÝnh sau:

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docPhương pháp chiết dòng ngưng liên tục.Doc